Un conocimiento más profundo de los agujeros negros
La teoría de la relatividad general de Einstein redefinió la ley de la gravedad de Newton y estableció el continuo del espacio-tiempo con tres dimensiones espaciales y una temporal, lo que tiene implicaciones interesantes, como por ejemplo la curvatura del cosmos provocada por los objetos muy masivos. Asimismo, predice la existencia de ondas gravitatorias que propagan distorsiones en la geometría del espacio y de los agujeros negros. Las conexiones experimentales directas con estas teorías, como por ejemplo la detección de ondas gravitatorias y la producción de agujeros negros en el Gran Colisionador de Hidrones (LHC), han acelerado la fase de maduración de un nuevo campo dentro de la relatividad general llamado relatividad numérica. La red NRHEP (Numerical relativity and high energy physics), financiada con fondos de la UE, ha fomentado la excelencia a nivel europeo en este nuevo ámbito tan interesante. La red publicó más de cien artículos científicos en las revistas internacionales más destacadas, entre ellos once artículos en la prestigiosa Physical Review Letters. Los participantes en el proyecto han generado algunos de los mejores valores fenomenológicos para la energía irradiada —en forma de ondas gravitatorias— por la colisión de dos partículas puntuales a la velocidad de la luz, lo que resulta relevante para los supuestos gravitatorios ensayados en el LHC con magnitudes que alcanzan los TeV. Otro resultado de amplia aplicación es que la materia oscura puede acumularse en estrellas y generar configuraciones mucho más estables de lo que se pensaba hasta el momento. Se obtuvieron nuevos resultados importantes para los agujeros negros giratorios. Se logró resolver el problema ya antiguo de las perturbaciones computacionales para agujeros negros de Kerr-Newman (giratorios y con carga eléctrica). El equipo del proyecto descubrió dos mecanismos que pueden desestabilizar los agujeros negros de Kerr en algunas teorías alternativas de la gravedad. También se descubrió un tipo nuevo de agujero negro rotatorio con posible relevancia para la astrofísica, ya que burla la creencia establecida de que la relatividad general con fuentes simples y físicas de materia solamente admite como soluciones los agujeros negros de Kerr. Estos nuevos agujeros negros pueden presentar propiedades fenomenológicas muy distintas. El proyecto ha puesto de manifiesto que las colisiones de partículas en las proximidades de agujeros negros en rápida rotación pueden eyectar material de alta energía, aumentando por tanto la posibilidad de que el mecanismo colisional de Penrose alimente rayos gamma y rayos cósmicos ultraenergéticos. NRHEP realizó grandes avances en la aplicación de métodos de relatividad numérica a la investigación de los agujeros negros al abordar cuestiones inaccesibles por otros métodos. Los numerosos avances en métodos y resultados relacionados con la física de alta energía hicieron que el proyecto sentara las bases para que la UE tenga un impacto significativo en un campo emergente que promete revolucionar nuestra comprensión del cosmos.
Palabras clave
Agujeros negros, relatividad numérica, ondas gravitatorias, NRHEP, física de alta energía